基于Geant4-DNA的多细胞原子模型研究：比较161Tb与177Lu诱导DNA损伤的生物学效应

《International Journal of Radiation Biology》：A Geant4-DNA study on DNA damage induced by 161Tb and 177Lu in a multicellular atomic model

本研究利用Geant4-DNA蒙特卡罗工具，量化了161Tb和177Lu在含DDB2 DNA片段的多细胞球体模型中诱导的直接/间接SSB、DSB与HDSB。通过模拟完整β?谱及Auger电子、内转换电子、光子等辐射组分，首次系统评估了自细胞与邻近细胞层面的DNA损伤差异。结果显示，161Tb的链断裂产额显著高于177Lu（自细胞+13%，邻近细胞+21%），且电子贡献主导损伤，证实161Tb在靶向肿瘤细胞群治疗中更具潜力。

　　

通过Geant4-DNA模拟平台，研究人员针对¹⁶¹铽（Tb）和¹⁷⁷镥（Lu）两种放射性核素，在包含损伤特异性DNA结合蛋白2（DDB2）片段的多细胞原子模型中，系统量化了直接作用与间接作用导致的单链断裂（SSB）、双链断裂（DSB）以及混合双链断裂（HDSB）。该模型由13个球形细胞以六方密堆结构排列，中心细胞被12个相邻细胞包围。研究采用完整的β^?衰变能谱，并纳入俄歇电子（AEs）、内转换电子（CEs）及光子（X射线与γ射线）发射数据，以精确评估自细胞与邻近细胞层面的辐射效应。

结果表明：无论是自细胞还是邻近细胞，¹⁶¹Tb诱导的DNA链断裂数量均高于¹⁷⁷Lu，增幅分别达13%和21%。在所有靶源配置中，电子是造成DNA损伤的主要贡献者，而光子辐射的影响最小。

结论指出，¹⁶¹Tb在单细胞及细胞团层级的肿瘤治疗中，比¹⁷⁷Lu更具应用前景，其高效诱导DNA损伤的能力有望提升靶向放疗疗效。